电线电缆行业如何用好氯化聚乙烯(CPE).doc

电线电缆行业如何用好氯化聚乙烯CPE 许建雄 潍坊亚星化学股份有限公司含氯聚合物材料研究中心 05368591998 一、橡胶型CPE应用的现状和推广前景 1. 国外橡胶型CPE缆行业的应用领域 ⑴ 按美国UL标准规定橡胶型CPE主要用途 · 耐油平行软线典型代表是HPN线的绝缘和纤维编织软线C型或PD型的绝缘 · 多种服务性、消费性电器如吸尘器、电热器、炊具、空调机、车辆等用软线和软缆的护套 · 十多种轻、中、重型耐油橡套电缆的护套 · 二种建筑用线RH型和RHW型的护套 · 用户引入电缆的护套等 ⑵ 国际电工委员会IEC标准规定 · IEC92-359-1987规定可用于船用电缆护套其最高工作温度为85℃ · IEC245-1994规定可用于通用橡套电缆、电梯电缆、电焊机电缆的护套其最高工作温度为60℃ 2. 国内橡胶型CPE缆行业的应用由于CPE与氯丁橡胶以下简称CR和氯磺化聚乙烯以下简称CSM胶性能相近将CPE理解为“氯丁橡胶或其它相当材料的混合物组成”已经为绝大多数电线电缆生产厂和用户接受因此用CPE胶替代CR或CSM胶具有一定的认知度 GB5013-1997规定通用橡套、电焊机电缆、电梯电缆的护套其最高工作温度为60℃此标准与IEC245-1994版相同。

目前国内橡胶型CPE用量最大的还是以空调线为主体的橡套软电缆如YZW以及相似德国VDE标准的H05RN-F和H07RN-F等橡套软电缆的护套和绝缘的用料占橡胶型CPE产量的90左右其中绝缘用CPE占一小部分电梯电缆和电焊机电缆的护套也可用CPE作护套但由于生产技术的原因至今没有得到推广仅在少数有条件的厂家试用 GB9331-1988规定可将CPE替代CR用作某些型号的船用电缆护套其最高工作温度为85℃一些有条件的厂已在今年试用但品种不多尚未推广 GB12972-91规定可将CPE用作矿用电缆的护套其最高工作温度为65℃、90℃对于有抗撕性能要求的护套很多厂在技术上还没有解决好中型、重型橡套扁电缆在我国新老国家标准中尚没有相应的产品标准但近十多年来市场的需求量却很大如起重机、行车、电梯和电站输送煤炭轨道车等用重型橡套扁电缆其工作条件恶劣且都有阻燃和耐油、耐气候的要求CPE胶是很适合做此类电缆的护套其最高工作温度是60℃或65℃也可与三元乙丙胶配合做绝缘胶料最高工作温度达到75℃或90℃按美国标准规定的双芯平行线、三芯平行线可用CPE做外护套这种线柔软、美观非常适用于做家用电器、仪器、仪表的插头线用量很大。

在我国南方的一些企业按国外标准大量生产并出口这类电线而我们国内之所以很少应用问题涉及到新标准执行、用户是否认可等等 CPE辐照交联仅有少数单位在搞试验由于不用过氧化物交联剂所以电性能良好体积电阻率比过氧化物交联要高100倍同时又具备过氧化物交联的优点有很好的耐油、耐气候、耐热、阻燃和高强度等性能这在国内是一个尚待开发的新材料根据美国UL1581-1996标准规定热塑性护套的最高工作温度是90℃在国内用CPE作为热塑性弹性体的护套材料还是一个待开发的品种需要投入力量去研究和开发对照国外CPE的应用领域国内CPE在应用上的差距很大要做的工作非常多需要专门来研究和解决这些问题才能缩小和国外的差距将CPE的应用推向更广阔的领域二、CPE应用过程中存在的问题在九十年代初当潍坊亚星化学引进德国赫斯特全套的CPE生产线投产后上海电缆研究所作为全国线缆行业的技术开发中心曾召开过二次CPE应用技术交流会并提出CPE可以替代CR对某些产品还可以用CPE代CSM但是几年来却受到市场推广、材料、技术、设备、标准等方面滞后的影响 1. 市场因素 ⑴ CPE作为一种新材料其优缺点尚未真正被认识 ⑵ 作为橡套电缆的大用户是煤矿用橡胶电缆90年代以后出现了许多中小型生产厂依托煤矿生产电缆技术力量差设备落后只能按老标准生产氯丁胶护套的矿用电缆。

另外前几年的煤炭工业不景气对矿用电缆的技术提高带来影响 ⑶ 我国线缆的品种结构与国外有差异在国外很早就使用橡胶阻燃电线和电缆软线在国内建筑用线和家用电器软线仍大量使用PVC电线我国空调机行业有正式文件下达不准使用塑料电线必须用橡胶阻燃软电缆即执行GB5013-1997规定的YZW245IEC57产品但CR价格比较贵加工出来的电缆护套外观不好在加工过程中很容易造成胶料焦烧而增加损耗和成本CPE橡胶型材料的改进促进了CPE在空调机用橡胶阻燃电缆护套和绝缘方面的应用其用量达到橡胶型CPE产量的90以上这一事实值得我们认真总结以利于CPE在其它线缆品种中的应用和推广 ⑸ 南方有一些厂在按美国UL标准、加拿大CAS标准或德国VDE标准生产家用电器及各种服务性电器用的橡胶软线或软电缆采用CPE硫化胶作基材的橡胶电线电缆直接出口或者为出口配套但国内市场还没有推广 2. 材料与技术 ⑴ 材料九十年代后期南方地区橡胶型氯化聚乙烯CPE的用量逐年加大潍坊亚星化学非常重视这个发展方向加大了橡胶型CPE品种的开发如我们现在使用量非常大的CPE135B就是前几年开发出来的品种并且根据用户反映将生胶门尼粘度从过去的90左右降至现在的6575ML14125℃之间。

特别是今年用户对6575之间的粘度使用是比较满意的为此进一步推出了满足客户要求的高、中、低门尼粘度的产品以供选用另外根据用户需要将继续开发电线电缆用的绝缘型氯化聚乙烯新品种为电缆行业开发新品种创造条件以满足电线电缆行业对橡胶型CPE日益增长的需要 ⑵ 技术橡胶型CPE经过南方一些企业生产空调机用软电缆的护套在连续硫化挤出机上使用CPE护套胶料的技术基本掌握但在配方、橡胶混炼和挤橡连续硫化设备、加工工艺和中间控制都存在一些问题现分述如下 a. CPE的橡胶配方上海电缆研究所在九十年代曾召开过两次CPE的应用技术交流会当时由于材料、标准等问题一直没有推广开来九十年代后期南方一些厂急需要CPE护套料配方替代氯丁胶CR护套料不仅降低了生产成本而且护套表面特别漂亮这样浙江一些厂直接使用电缆所配方广东地区使用最早的是台资企业均是自己搞的配方或者从台湾本部带来的配方大多数企业是用钱买配方很多生产厂都没有搞橡胶配方的测试设备和仪器因此都不具备配方试验的条件从目前情况看无论是CPE的绝缘还是CPE的护套胶国内均尚无进行系统研究这样橡胶型CPE是无法挑起替代CR和CSM在电线电缆行业应用的任务 CPE护套橡胶配方主要是硫化系统目前大多数厂是使用过氧化物DCP过氧化二异丙苯和硫化助剂TAIC三烯丙基异腈脲酸酯。

而这个硫化系统出来的硫化胶有气味为了解决此问题很多厂使用天津荷兰阿克苏诺贝尔有限公司生产的无气味的14S13-双叔丁基过氧异丙基苯其价格高达125元/kg浙江也有一些厂硫化助剂是用TMPTA三羟基丙烷三丙烯酸酯代替比利时进口的TAIC但该品接触皮肤后要立即冲洗有一定毒性而南京吉化润滑油有限公司生产的TMPTM三羟基丙烷三甲基丙烯酸酯效果和TMPTA相同没有毒性对皮肤的刺激性基本消除而售价和进口的TMPTA一样希望用户能改过来 CPE护套其它硫化系统如用Na-22硫脲进行硫化很少单位在试用较先进的硫化系统由于助剂跟不上噻二唑衍生物国内还没有单位在试验最近亚星化学从国外搞到一点样品但其它助剂配不上硫化罐硫化还比较困难国内仍有许多中小型橡胶电线电缆的生产厂只有硫化罐生产通用橡胶而CPE用过氧化物硫化需要160℃以上的温度但硫化罐只有145℃左右的温度因此至今无法使用CPE我们亚星化学含氯聚合物材料研究中心正在研制适合于低温硫化罐硫化的CPE各种型号的护套胶料今年底会有所突破 b. CPE胶料的混炼和挤橡连续硫化设备目前南方一些企业除小型厂仍使用开炼机加工CPE胶料外大多数中型厂都使用翻斗式捏炼机来加工CPE护套胶料以及CPE与EPDM并用的绝缘胶料。

这种混炼投资小设备全部放置在地上节省基建投资用电省但对橡胶料的混炼效果比较差一次混炼必须将除硫化剂以外的全部配合剂加入根据设备容量要加足如35立升捏炼机差不多要45kg一车料不存在分阶段加料基本上属于逆混法一次加料在混炼中只有一半混炼室发挥作用即从辊子的中心线以下的混炼室有密炼作用当胶料随辊子带到上部时胶料进入一个宽平的空间上顶栓面积非常大压力小被胶料顶起浮动很难将上部胶料再带入下部混炼室不能进行充分强有力的捏炼因此混炼不均也容易造成粉料结粒对含胶量小的胶料混炼时间长生产率低劳动强度大遇到原料变化很容易出质量问题针对目前线缆行业的现状亚星化学含氯材料研究中心组建了一个中试车间橡塑分公司配备当前国内比较先进的啮合型密炼机仿英国弗朗西斯·肖K4密炼机压力比国内密炼机大五倍功率达320kW确保胶料在里面进行强有力的捏炼混炼时间短效果好可根据工艺控制混炼温度控制密炼机的转速是目前加工CPE胶料比较理想的密炼机据上海电缆研究所专家观点CPE胶料加工中就主机而言挤橡连续硫化机的挤橡螺杆长径比最少要14:1用这个标准来衡量南方一些企业除台资企业外大多数的生产厂都是12:1和10:1螺杆压缩比也非常小要获表面非常光亮的护套这只有要求胶料的门尼粘度要低流动性要好胶料质量稍有变动马上就会出现护套表面不光滑、毛糙没有光泽。

特别是YZW空调软电缆满足不了用户要求就要停机由于CPE胶料磨擦生热快发热量大机筒和螺杆均要用冷水控制温度就是挤出时的模套都需要用冷水冷却防止高压蒸汽对模套不断加热确保挤橡连续硫化长时间不出现小熟皮目前有一些厂螺杆没有通冷却水机筒冷却不分段要冷全冷要热全热都做不到加料口保持所需温度机身通过分段冷却使温度不宜过高要求对胶料的要求也比较高硫化仪上Ts1在1分30秒以上到2分钟之间165℃×16min才能保持长时间挤出不出小熟皮台资企业一些经验值得借鉴他们的挤橡机螺杆长径比是20:1绝缘为乙丙橡胶护套为CPE双根导线进入用大螺杆挤小线速度很快每分钟80米左右硫化管在100米以上蒸汽压力达2.1MPa劳动生产率很高 c. 加工工艺及中间控制橡塑型CPE在南方一些厂用量非常大由于使用都是翻斗式捏炼机不可能分段混炼混炼时间是上顶栓提起以后看是否结成大块胶料如没有余下的粉料到开炼机进行补充加工后滤胶和加入硫化剂这样一次完成后停放待用大多数厂都无法进行胶料的中间测试不知道胶料的硫化曲线胶料的门尼粘度即塑性的大小没有检验、使用和管理制度胶料不停放或者很少时间停放就使用挤橡连续硫化出来的绝缘线芯和电缆护套都不能及时取样测定对生产工艺起不到指导作用。

有些厂根本就不做只是在出厂时做一些必须测定的项目如绝缘电阻、绝缘和护套物理机械性能等这些都是最后的必不可少的出厂检验建议有条件的电缆企业应建立CPE胶料的中间测试和控制配备必要的测试仪器和控制手段确保空调用软电缆的产品质量很多厂无论是混炼还是挤橡操作工人都是临时工没有培训过因而只能靠少数熟练工来挡车对产品质量的提高极为不利三、线缆行业应用CPE有哪些好处 1. 提高我国线缆产品的技术水平 CPE具有较全面的技术性能如优良的阻燃性和耐油性较高的物理机械性能即力学性能良好的耐热老化、耐臭氧、耐气候性能较好的电性能和良好的工艺加工性能一般的橡胶加工设备都可以使用胶料不易发生焦烧CPE原料贮存数年也不会变质有硫化剂的胶料贮存条件好一点也可以存放12年不变质以往用天然-丁苯胶作绝缘或护套其最高长期工作温度只允许6065℃如果使用CPE作一般低压绝缘其最高长期工作温度可达7585℃我国生产的氯丁橡胶或氯磺化聚乙烯污染严重能耗大价格昂贵在使用中还时常出现这样或那样的质量问题影响橡缆技术水平的提高 CPE的长期工作温度是90℃只要配方设计得当其最高工作温度可达105℃比氯丁胶CR作为护套橡皮耐热水平要高一些CR护套最高达85℃。

和氯磺化聚乙烯CSM是一样的耐热等级但CSM产量低价格贵生产中工艺不易掌握质量问题多CPE在美国一家公司的产品广告中还介绍可供应125℃的辐照交联CPE料用亚星化学的CPE制造90℃绝缘料或护套完全能达到美国UL标准或IEC标准的规定并能与乙丙胶配合生。